《土木工程毕业设计（论文）-高层住宅楼设计(83页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程毕业设计（论文）-高层住宅楼设计(83页).doc（83页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-土木工程毕业设计（论文）-高层住宅楼设计-第 78 页摘 要本设计为高层住宅楼设计。本设计总建筑面积为14602.24，建筑物共17层,建筑高度51m,各层层高均为3m。建筑类别为3类，防火分类为二类，耐火等级为一级，设计使用年限为50年。本设计抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，剪力墙抗震等级为四级。本设计分为建筑设计和结构设计两个部分。建筑设计满足建筑的功能性和美观性，结构设计满足结构的稳定性和经济性。建筑设计主要针对于建筑的平面、立面和剖面进行设计。结构部分本设计结构采用剪力墙结构，在结构设计中，我们采用手算和电算相结合，首先我们根据荷载规范及构造图集进行了竖向荷载及水平荷载计算
2、，运用PKPM软件建立结构模型，分析风荷载及地震作用下的作用和位移，进行了各构件的承载力及配筋验算。最终所得设计成果包括建筑、结构施工图，建模文件、以及结构计算书。关键词：高层住宅楼 剪力墙结构 结构设计 抗震设计 层间位移AbstractThis design for high-rise residential building. The total construction area of 14602.24m2, a total of 17 floors, the height of the buildings is 51m, each layer of height are 3m. Bu
3、ilding categories for the 3 categories, fire classification for the two categories, the fire resistance rating for the first class, the design life of 50 years. The design of the seismic fortification intensity is 6 degrees, the design of earthquake group is the first group, the shear wall seismic g
4、rade is four.This design is divided into two parts, architectural design and structural design. Architectural design is to meet the functional and aesthetic design, structural design is to meet the stability and economic structure. Architectural design of the main needle for the construction of the
5、plane, elevation and profile design. Structure part is designed structure with shear wall structure. In the structure design, we use hand and computer calculation in combination, first of all, we according to the load code for the design and construction drawings were vertical load and horizontal lo
6、ad calculation, using PKPM software to establish the model structure, function and displacement under the action of the wind load and seismic analysis, of bearing force and reinforcement calculation of each component. The final design results including construction, construction drawing, modeling, a
7、nd file structure calculation.Key words: high-rise residential building; shear wall structure; structural design; seismic design; inter story displacement目 录摘 要IAbstractII第一章绪论11.1选题依据和背景11.2任务和要求21.3预期成果2第2章 建筑设计32.1工程概况32.1.1工程概况32.1.2设计条件32.2建筑总平面设计42.3建筑立面、剖面设计5第3章 结构设计63.1结构方案确定63.2荷载计算63.2.1恒荷
8、载计算63.2.2活荷载计算73.3风荷载作用下内力及位移计算83.3.1风荷载作用下内力计算83.3.2风荷载作用下位移93.4水平地震作用下内力及位移计算103.4.1水平地震作用下剪力计算103.4.2水平地震作用下位移10第4章 剪力墙设计124.1 WJM-1124.2 WJM-2164.3 WJM-3214.4 WJM-4264.5 WJM-5304.6 WJM-635第5章 梁、板设计415.1梁设计415.1.1LJM-1415.1.2LJM-2445.1.3LJM-3475.2板设计515.2.1号板的设计515.2.2号板的设计565.2.3号板的设计615.2.4号板的设
9、计67第六章 楼梯设计736.1荷载和受力计算736.2配筋面积计算75第七章基础设计777.1承台荷载777.1.1承台底面荷载777.1.2承台板配筋计算787.2结果汇总797.2.1桩承载力验算797.2.2计算结果807.2.3修正后的地基承载力特征值计算82结 论85致 谢86参考文献87第一章绪论1.1选题依据和背景现如今，高层建筑发展迅速，剪力墙相比较来说具有承载力强，布置灵活，在住宅中可增加使用空间等优点，缺点是剪力墙结构的造价较高，因此剪力墙在结构中的布置变得尤为重要。20世纪50-70年代末期，由于计算机条件所限，高层建筑设计基本采用人工手算。随着剪力墙上洞口增设的多少和
10、大小的不同，其变形和受力也呈现显著的变化，根据理论分析与实验研究的结构，对不同类别的剪力墙分别发展了适宜的手算手法。到20世纪80年代，计算机在我国得到了很大的发展，结构矩阵分析与程序设计在土木工程领域得到了广泛应用，使结构分析包括剪力墙结构在内的负载受力构件的受力状态都能得到很好的求解，并形成结构分析通用程序。科技的发展帮助我们解决了很大的问题，PKPM软件可以根据你所建立的结构模型和荷载布置，分析风荷载和地震作用下结构的受力及产生位移，使复杂结构分析得到简化。在手算荷载和剪力墙类别的过程中我们通过查阅规范和图集，更加了解各结构类型的计算过程和原理。1.2任务和要求1、任务 （1）编写建筑设
11、计说明书 （2）编写结构设计计算 （3）完成图纸绘制且设计图纸不应少于12张2#2、要求（1）满足建筑设计要求，符合结构稳定性要求（2）学会查阅和运用相关设计规范和参考文献（3）正确选择结构形式及构件尺寸并进行配筋验算（4）认真绘制图纸和编写结构计算书。1.3预期成果 满足毕业设计要求，绘制建筑、结构施工图纸。编写结构设计计算书 计算书内容包括： （1）确定梁、板、墙等基本构件的截面尺寸、材料强度等级等； （2）荷载汇集，包括竖向和水平荷载计算； （3）风荷载和水平地震作用下内力及位移 （4）楼梯内力计算及配筋设计；（5）基础设计第2章 建筑设计2.1工程概况2.1.1工程概况工程简介：本设计
12、工程名称为福地洞天小区二期工程C区3号楼，位于黑龙江省鸡西市洪胜街东侧，总建筑面积为14602.24m2，建筑基底面积848.43m2，层高3m，层数17层，建筑高度51m。本建筑分类为三类，耐火等级为一级。本建筑为剪力墙结构，合理使用年限为50年。抗震设防烈度为6度 2.1.2设计条件 1自然条件： 场地面粗糙程度为C类 场地土类别：类 地质资料：见表2-1表2-1地质资料表土层深度土质第一层1.5-2.2m杂填土第二层0.3-2.0m粉质粘土第三层3.4-6.3m淤泥质土第四层7.1-10.7m中砂夹薄层淤泥第五层2.7-3.5m淤泥质土第六层1.2-3.4m粉质黏土第七层3.3-4.5m
13、中砂第八层8.6-10.2m卵石第九层强风化花岗斑岩 2.工程设计条件： 基本风压：0.55KN/m2 基本雪压：0.65KN/m2 抗震设防烈度：6度2.2建筑总平面设计本设计为一栋17层民用住宅楼。本设计总建筑面积14602.24m2，建筑高度51m，地上17层，每层层高3m，建筑类别为3类，设计使用年限50年，抗震设防烈度为6度，防火分类为二类，耐火等级为一级，无障碍坡道、入口。+0.000为绝对标高，高层屋面防水等级为级，防水合理使用年限15年，屋面保温层为150厚泡沫玻璃板。建筑布置功能齐全且合理。（详见图2-1）图2-12.3建筑立面、剖面设计建筑立面满足美观大方的要求，因建筑在北
14、方还需满足保温的要求，因此外墙外贴100厚阻燃型岩棉板建筑外门窗抗风等级为4级，保温性能等级为5级，隔声性能等级为3级。建筑剖面展示的是楼梯及建筑细部高度、建筑层数和各部分的标高， 主要考虑各个房间的功能，满足室内采光、通风等要求。图2-2、2-3第3章 结构设计3.1结构方案确定本设计采用剪力墙结构，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为丙类，剪力墙的抗争等级为四级，地基基础的设计等级为乙级。3.2荷载计算3.2.1恒荷载计算 1.屋面恒载 40mm厚细石混凝土保护层 0.0420=1.00
15、 15mm厚合成高分子防水卷材 060 20mm厚1:25水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 150mm厚泡沫玻璃板 0.155=0.75 水泥珍珠岩找坡层最薄处30mm厚 0.0310=0.3 100厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 合 计： 2.楼面恒载20mm厚1:25水泥砂浆找平层 0.02020=0.450mm厚细石混凝土 0.05022=1.1100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5合 计： 3.墙体自重重力荷载外墙100mm厚阻燃型岩棉板 0.24200mm厚钢筋混凝土墙 0.225=5.0020mm厚1:25水泥砂浆 0.0220=0.400合 计： 户内隔墙
16、100mm厚阻燃型岩棉板 0.24200mm厚陶粒混凝土砌块 0 .26.5=1.320mm厚1:25水泥砂浆 0.0220=0.400合 计 梁自重重力荷载200mm400mm梁自重梁自重 0.2（0.4-0.1）25=1.525mm厚水泥砂浆保护层 0.30.025220=0.3合 计 200mm500mm梁自重 梁自重 0.2（0.5-0.1）25=2.025mm厚水泥砂浆保护层 0.40.025220=0.4合 计 200mm700mm梁自重梁自重 0.2（0.7-0.1）25=3.025mm厚水泥砂浆保护层 0.60.025220=0.6合 计： 3.2.2活荷载计算屋面活荷载（不上
17、人屋面）： 0.5楼面活荷载住宅 2.0厨房、厕所 2.0走廊、门厅、楼梯 2.0阳台 2.53.3风荷载作用下内力及位移计算3.3.1风荷载作用下内力计算具体见表3-1风荷载作用下内力计算表3-1风荷载作用下内力计算号层风荷载X剪力X倾覆弯矩X风荷载Y剪力Y倾覆弯矩Y17109.75109.8493.9116.10116.1522.41698.83208.61119.6346.16462.31909.21595.27303.92031.2334.19796.44298.51491.74395.63218.0322.301118.77654.71388.23483.84669.5310.451
18、429.211942.31284.73568.66375.2298.561727.817125.61181.20649.88324.5286.592014.323168.61077,64727.410506.7274.452288.830035.0974.02801.412910.9262.082550.937687.7870.31871.715526.1249.382800.346088.5766.48938.218340.7236.233036.555197.9662.491000.721342.8222.483259.064974.8558.291059.024519.7207.9534
19、66.975375.6453.791112.827858.0192.343659.386353.4348.871161.631343.0175.223834.597856.8244.481206.134961.3160.093994.6109840.5141.971248.138705.6152.064146.6122280.43.3.2风荷载作用下位移具体见表3-2风荷载作用下层间位移表3-2风荷载作用下层间位移层号节点的最大位移X节点的最大层间位移X最大层间位移角X节点的最大层间位移Y节点的最大位移Y最大层间位移角Y178.120.531/854125.651.821/2477167.74
20、0.251/999923.880.941/3182157.500.281/999922.941.041/2878147.210.321/950921.901.141/2628136.900.351/862220.761.241/2425126.550.381/789719.521.331/2260116.170.411/730418.191.411/2127105.760.441/681916.781.481/202395.320.471/643015.301.541/194484.850.491/612013.751.591/188974.360.511/588712.171.611/185
21、963.850.521/572210.551.621/185253.330.531/56308.931.601/187742.790.531/56227.341.551/193932.260.521/57275.791.461/205121.740.501/59924.331.341/224411.240.461/65513.001.161/25853.4水平地震作用下内力及位移计算3.4.1水平地震作用下剪力计算 水平地震作用下结果的作用力见表3-3表3-3水平地震作用下结构的作用力层号地震反应力楼层剪力弯矩静力法地震力1790.4190.4146.85260.7016306.46386.7
22、11543.04185.3615208.14579.713253.88151.8914168.56707.595322.05131.4613168.85805.317633.92123.9512170.60885.3510123.27116.4411172.78953.3612750.32108.9310179.371014.5415491.31101.419184.071073.7818336.7093.908181.901131.7021286.6386.397180.031186.3024342.9278.886186.151238.7127506.1471.375193.741293.
23、0230779.8363.854194.121350.7634172.8356.343191.891410.0837696.4848.832194.911470.4241361.4141.321193.571532.4045177.7133.803.4.2水平地震作用下位移 水平地震作用下的楼层最大位移见表3-4表3-4水平地震作用下的楼层最大位移层号节点的最大位移节点的最大层间位移层平均位移平均层间位移最大层间位移角1711.240.6410.800.591/70761610.870.3910.330.361/77391510.530.4510.010.431/66091410.140.51
24、9.650.481/5913139.700.569.240.531/5388129.220.608.780.571/4997118.690.648.280.611/4698108.110.677.740.641/446097.500.707.160.671/427586.850.736.540.691/412776.160.755.890.711/401865.450.765.210.721/394154.720.774.520.731/390543.970.773.800.731/391433.220.753.080.721/399522.480.722.380.681/418511.770
25、.651.690.631/4582第4章 剪力墙设计4.1 WJM-1 1.正截面单向偏心受力承载力 （1）已知条件 剪力墙截面宽度b=200mm,截面高度h=3900mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离=300mm,弯矩平面内计算长度=4000mm,弯矩平面外计算长度l0y=4000mm,混凝土强度等级C30,纵向钢筋强度设计值=360MPa,腹板竖向分布钢筋强度设计值fyw=360MPa,腹板竖向分布钢筋配筋率sw=0.0020,4级抗震,非地震组合,截面设计压力N=500,设计弯矩M=300kNm,截面下部受拉,计算配筋面积。(2)配筋计算构件截面特性计算A=780000mm2Ix=98
26、8650078208.0mm4 Iy=2600000000.0mm4ix=1125.8mm iy=57.7mm 查混凝土规范表可知fc=14.3MPa 由混凝土规范可知1=1.001=0.80 由混凝土规范公式可知混凝土极限压应变cu=0.0033 由混凝土规范表可得钢筋弹性模量Es=200000MPa 相对界限受压区高度b=0.518 截面面积A=bh=2003900 =780000mm2 截面有效高度h0=h-=3900-300=3600mm 竖向分布钢筋配置高度hsw=h-2=3900-2300=3300mm 沿剪力墙截面腹部均匀配置的竖向分布钢筋面积Asw=swbhsw=0.00202
27、003300=1320mm2 根据混凝土规范表可得轴心受压稳定系数=0.776 根据混凝土规范，判断是否需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩N/(fcA)=500000/(14.3780000)=0.04 0.9M1/M2=0.00/300=0.00 0.9lc/i=4000/1125.8=3.6 34-12(M1/M2)=34-12(0/300)=34 不需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响 偏心距e0=300000000/500000=600mm 根据混凝土规范可知附加偏心距ea=130mm 初始偏心距ei=e0+ea=600+130=730mm 轴向压力作用点至远离压力一侧钢
28、筋的距离e=ei+0.5h-as=730+0.53900-300=2380mm 配置竖向分布钢筋的区段高度与截面有效高度的比值=hsw/h0=3300/3600=0.9 假定截面为大偏心受压，则截面相对受压区高度=(N-fywAsw(1-2./)/(1fcbh0+fywAsw/0.5/1/)=0.091 b,截面为大偏心受压。 截面受压区高度x=h0=0.0913600=329.05mm x2as,根据混凝土规范可得单侧钢筋面积As=(N(ei-0.5h+as)-(0.5-2.25(1/-1)2)fywAswhsw)/fy/(h0-as)=(500000(730-0.53900+300)-(0
29、.5-2.25(1/0.92-1)2)36013203300)/360/=1022.66mm2 剪力墙边缘构件类型为构造边缘构件边缘构件沿墙肢的长度lc=400取剪力墙边缘构件纵向钢筋最小配筋率smin=0.40% 剪力墙边缘构件最小纵向钢筋面积Asmin=320mm2 AsV 可以忽略剪力。 则可不进行承载力计算，取Asv=0 取水平分布钢筋最小配筋率smin=0.200% 同一截面最小水平和竖向分布钢筋面积Asmin=40mm2Asv 取水平分布钢筋面积面积Ash=40mm2(3)计算配筋面积简图4.2 WJM-21.正截面单向偏心受力承载力(1)已知条件 剪力墙截面宽度b=200mm,截
30、面高度h=1800mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=300mm,弯矩平面内计算长度l0x=4000mm,弯矩平面外计算长度l0y=4000mm,混凝土强度等级C30,纵向钢筋强度设计值fy=360MPa,腹板竖向分布钢筋强度设计值fyw=360MPa,腹板竖向分布钢筋配筋率sw=0.0020,4级抗震,非地震组合,截面设计压力N=500kN,设计弯矩M=300kNm,截面下部受拉,计算配筋面积。(2)配筋计算 构件截面特性计算A=360000mm2Ix=97200005120.0mm4Iy=1200000000mm4ix=519.6mmiy=57.7mm 查混凝土规范表可知fc=14.
31、3MPa 由混凝土规范可知1=1.001=0.80 由混凝土规范公式可知混凝土极限压应变cu=0.0033 由混凝土规范表可得钢筋弹性模量Es=200000MPa 相对界限受压区高度b=0.518 截面面积A=bh=2001800=360000mm2 截面有效高度h0=h-as=1800-300=1500mm 竖向分布钢筋配置高度hsw=h-2as=1800-2300=1200mm 沿剪力墙截面腹部均匀配置的竖向分布钢筋面积Asw=swbhsw=0.00202001200=480mm2 根据混凝土规范表可得轴心受压稳定系数=0.776 轴心受压全截面钢筋面积As=0.00mm2 根据混凝土规范
32、，判断是否需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩N/(fcA)=500000/(14.3360000)=0.10 0.9M1/M2=0.00/300=0.00 0.9lc/i=4000/519.6=7.7 34-12(M1/M2)=34-12(0/300)=34 不需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响 偏心距e0=300000000/500000=600mm 根据混凝土规范可知附加偏心距ea=60mm 初始偏心距ei=e0+ea=600+60=660mm 轴向压力作用点至远离压力一侧钢筋的距离e=ei+0.5h-as=660+0.51800-300=1260mm 配置竖向分布钢筋的区
33、段高度与截面有效高度的比值=hsw/h0=1200/1500=0.8 假定截面为大偏心受压，则截面相对受压区高度=(N-fywAsw(1-2./)/(1fcbh0+fywAsw/0.5/1/)=(500000-360480(1-2/0.80)/(1.014.32001500+360480/0.5/0.8/0.80)=0.157 b,截面为大偏心受压。 截面受压区高度x=h0=0.1571500=235.32mm x2as,根据混凝土规范可得单侧钢筋面积As=(N(ei-0.5h+as)-(0.5-2.25(1/-1)2)fywAswhsw)/fy/(h0-as)=(500000(660-0.5
34、1800+300)-(0.5-2.25(1/0.80-1)2)3604801200)/360/(1500-300)=-103.06mm2 0 取As=0。 剪力墙边缘构件类型为构造边缘构件边缘构件沿墙肢的长度lc=400 取剪力墙边缘构件纵向钢筋最小配筋率smin=0.40% 剪力墙边缘构件最小纵向钢筋面积Asmin=320mm2 AsAsmin，取边缘构件纵向钢筋面积As=320mm22.斜截面受剪承载力(1)已知条件 剪力墙截面宽度b=200mm,高度h=1800mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=300mm,水平分布钢筋间距s=100mm,混凝土强度等级C30,水平分布钢筋设计强度
35、fyv=270MPa,4级抗震,非地震组合,竖向剪力设计值V=200kN,轴压力设计值N=500kN,求所需钢筋面积。 (2)配筋计算 查混凝土规范表可知fc=14.3MPaft=1.43MPa 由混凝土规范可得混凝土强度影响系数c=1.0 截面面积A=bh=2001800=360000mm2 截面有效高度h0=h-as=1800-300=1500mm 截面腹板高度hw=1500mm 由混凝土规范可知截面允许的最大剪应力max=0.25cfc=0.251.014.3=3.58MPa 剪力产生的剪应力V=V/b/h0=200000/200/1500=0.67MPa 剪应力Vmax,截面尺寸满足条
36、件。 由于Asv 取水平分布钢筋面积面积Ash=40mm2 (3)计算配筋面积简图4.3 WJM-31.正截面单向偏心受力承载力(1)已知条件 剪力墙截面宽度b=200mm,截面高度h=1850mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=300mm,弯矩平面内计算长度l0x=4000mm,弯矩平面外计算长度l0y=4000mm,混凝土强度等级C30,纵向钢筋强度设计值fy=360MPa,腹板竖向分布钢筋强度设计值fyw=360MPa,腹板竖向分布钢筋配筋率sw=0.0020,4级抗震,非地震组合,截面设计压力N=500kN,设计弯矩M=300kNm,截面下部受拉,计算配筋面积。 (2)配筋计算 构件截面特性计算A=370000mm2Ix=105527083008.0mm4Iy=